在标准大气压下,以水的冰点为0度,水的沸点为100度,中间分为100等分的温标。 计算公式: 已知大气压强求水的沸点,即是求已知水体气压达到饱和时所处的温度。 所用公式为求饱和水汽压的公式,即马格努斯经验公式: 其中,E0为0℃时的饱和水汽压,E0=6.11百帕(hpa);a,b为经验常数。对于水来说,a=7.45,b=235℃;E的单位也为百帕;t的单位为℃。
水的沸点与大气压有关,在不同的大气压环境下,水的沸点也不尽相同。
在标准大气压条件下水的沸点是100℃,大气压越低,沸点就越低,大气压越高,沸点则越高。水作为液体在挥发的时候,会产生蒸气,当蒸气的压强与外界的压强相等时,这个时候蒸气压强已经达到了一种饱和的状态,这个时候水就会沸腾了,而此时水沸腾时的温度就是水的沸点。当外界的压强增大时,蒸气的压强也会随之增大,这个时候就需要升高温度才能使蒸气压达到饱和的状态,与之同时水的沸点也会增大,因此大气压越高,水的沸点就越高。
其实,大气压强与水的沸点的关系在厨房中就能轻易找到。在海拔很高的高原上,即使是沸腾的水也是不怎么烫手的。这是因为海拔越高,大气压强越低,而液体的沸点随气压降低而下降。高原上水的沸点达不到100℃,很难快速煮熟饭。因此,高原上最好用高压锅来煮饭,高压锅能增大锅内气压,提高水的沸点,也就提高了煮食物的温度,既节约燃料,又节省时间。
水的沸点不是94度也不是100度,而是99.974。摄氏温标的定义“在标准大气压下,以水的冰点为0度,水的沸点为100度,中间分为100等分的温标。”
所以通常人们都认为水的沸点是1标准大气压下100℃,但是1990年后不再如此(2013年使用的水沸点是1标准大气压下99.974℃)。1990国际温标(ITS-90)对摄氏温标和热力学温标进行统一,规定摄氏温标由热力学温标导出,0℃=273.15K,划分不变。因此冰点并不严格等于0℃(1/10000级才有区别),水的沸点不严格等100℃(0.01级才有区别)注上修改原因:1990国际温标,取消了“实用”二字,因为随着科学技术水平的提高,这一温标已经相当接近于热力学温标。
和旧国际温度标准(IPTS-68)相比较,100℃时偏低0.026℃,即标准状态下水的沸点已不再是100℃,而是1标准大气压下99.974℃。所以说国际通用的不再是“正宗的”摄氏温标,而是国际(摄氏)温标。
水沸腾时的温度叫做水的沸点,我们平常说“水的沸点是100℃”,那是指在一个大气压下(标准大气压)水沸腾时的温度。那么水的沸点是不是一成不变呢?不是的。水的沸点是随大气压强的变化而变化的:气压增大了,沸点就升高。因为水面上的大气压力,总是要阻止水分子蒸发出来,所以气压升高的时候,水要化成水蒸气必须有更高的温度。一般在海拔不高的地面上,大气压强基本上是一个大气压。低于海平面的地方(如很深的矿井),气压高于一个大气压,在那里烧水,水的沸点要升高,据测定,深度增加一公里,水的沸点就提高3度。
相反,气压减小,沸点也就降低。如海拔越高的地方,空气越稀薄,气压也越低,这个地方水的沸点就降低了。在世界之巅的珠穆朗玛峰上烧水,只要烧到73.5℃,水就被烧“开”了。这样的“开水”,不能把饭菜煮熟,也不能杀死某些细菌。因此,地质工作者和登山队员在高山上工作时,都要使用高压炊具——高压锅。它是利用高压下沸点升高的原理制成的。密封的锅盖使锅内的蒸气无法逸出,因此气压增大,沸点提高,饭菜就熟得快了。家用高压锅在正常使用的情况下,锅内气压是1.3个大气压,温度一般在125℃左右。当锅内的气压过高时,锅上的安全阀就自动打开,放掉一部分蒸气,使气压降低。
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